泵站设计内容.docx

学院：环境与市政工程学院
班级：给水排水工程1002班
组别：
指导老师：

目录
第一章 总体规划及枢纽布局 3
一．设计任务 3
二．设计资料 3
三．设计要求 3
第二章 水泵/机组选型 5
第一节 泵站设计流量及扬程的确定 5
一 流量设计 5
二 扬程设计 5
第二节 水泵机组选择 5
第三章 工况点确定及校核 7
第一节 工况点确定 7
一 单泵工况点的确定 7
第二节 工况点的校核 8
一、工况点A（QA1HA）校核的内容主要有以下几点： 8
二、工况点的校核 9
第四章 管道设计 11
第一节 管道选择 11
一．管道材料选择 11
二．管道线路选择 11
第二节 管道设计 11
一． 长度估算 11
二．压水管选取 11
三、铺设方式 12
第四章 厂房设计 13
第一节 泵房内部布置 13
引水设备： 13
第二节 泵房尺寸的确定 14
一、泵房长度的计算 14
二、泵房宽度各组成如图 14
三、泵房高度计算见图： 14
第三节 泵房稳定性分析 15
第六章 施工组织设计和工程概算 18
第一节 施工组织设计 18
施工组织总设计应提出下列成果： 18
第二节 工程概预算 18
一、编制原则和依据 18
二、基本单价 18
三、永久工程概预算编制 19
四、临时工程概算编制 19
五、其他费用的计算 19
参考文献 19
设计心得 21

第一章 总体规划及枢纽布局
一．设计任务
某地区污水泵站工艺设计。
二．设计资料
（一）基本情况
（1）此地区为满足城市污水及生产污水排除需要，拟建此地区污水泵站。
（2）此地区污水排放量属于中小型，为此特设计以下排污泵站。
（二）地质及水文资料
在拟建此泵站的河流断面的空地布置有钻孔。有地质柱状图可看出，0～2m深为砂粘土，以下是页岩。
（三）气象资料
年平均气温15.6℃，最高气温39.5℃，最低气温-8.6℃，最大冻土深度0.44m。主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风。
（三）排污水量资料
（1）近期设计水量６万米3/天，要求远期９万米3/天。
（2）水源洪水标高1573.1米（1%频率）；枯水位标高1565.5米（97%频率）；常年平均水位标高1568.2米。
（四）污水管网设计资料
由于城区距污水排放处700米。
（五）其他资料
地震等级：五级；地基承载力2.5Kg/㎝2；
三．设计要求
每组同学要独立完成泵站设计中初步设计阶段的部分内容，成果包括设计图纸和设计说明书。要求设计成果按目录顺序装订成册。
（一）图纸包括以下内容
（1）枢纽平面布置图（草图，比例1：200）。
（2）泵房平面图，泵房纵、横剖面图（用1号图幅，比例自定）。
（3）水泵基础详图（用3号图幅，比例自定）。
（4）取水头部及吸水井设计草图（比例自定）。
（二）设计说明书包括以下内容
（1）概述建站目的，设计任务，资料分析，设计所依据的规范和标准。
（2）机电设备选择的依据和计算。
（3）泵站各建筑物的形式，结构选择的依据、计算结果及其草图。
（4）泵房尺寸拟定的依据和设备布置的说明。
（5）验证机组选择的合理性，并说明其在使用中应注意的问题。
（6）必要的附图、附表、参考文献。
（7）结束语。包括对泵站设计的评价、收获和存在的问题，改进意见等。
五．设计参考资料
1．《水泵及水泵站》 中国建筑工业出版社  姜乃昌 主编。
2．《给水工程》    中国建筑工业出版社  严世  范瑾初  主编
3．《给排水设计手册》 第1、3、9、10、11册。
4．《泵站设计规范》   GB/T  50265-97
5. 《地表水取水》    中国建筑工业出版社   周金全  主编

第二章 水泵/机组选型
第一节 泵站设计流量及扬程的确定
一 流量设计
1． 近期设计流量:
Q1=1041.7L/S

2． 远期设计流量：
Q2=1562.5 L/S
二 扬程设计
水泵扬程： H=HＳＴ +
式中 HＳＴ--为水泵静扬程
设计最小静扬程--HＳＴｍｉｎ=3.3m
设计最大静扬程--HＳＴｍａｘ=10.9m
设计静扬程--HＳＴ=6.0m
设计最小扬程--Ｈｍｉｎ＝HＳＴｍｉｎ＋＝3.4m
　设计最大扬程--Ｈｍａｘ＝HＳＴｍａｘ＋＝11.23m
　　设计扬程--Ｈ＝HＳＴ＋＝6.18m
在缺乏实际用水资料的情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜采用1.3～1.6，日变化系数宜采用1.1～1.5‘包括压水管水头损失，吸水管路水头损失和泵站内部水头损失。总的水头损失取HST的５％～１０％。该工程中取５％，其中＝５％HＳＴ。
第二节 水泵机组选择
考虑来水的不均匀性，宜选择两台及两台以上的机组工作，以适应流量的变化故采用此方案。 根据以上计算的流量及扬程拟定以下三个方案，并进行经济技术比较。
取水泵站水泵选型方案比较表 表1
方案
型号
扬程(m)
流量(l/s)
功率(kw)
台数
总功率(kw)
1
500HQB-50
6.8
450
35.9
3(1)
107.7
2
500HQB-50
8.2
600
57.7
2（1）
115.4
3
500HQB-50
8.0
550
51.5
2(1)
103.0
注：表中所需扬程是由该水泵性能曲线上查得流量的叠加，功率同样是经叠加得出。
由以上比较知：虽然方案1的流量充足，而且利用率高，但由于设计时是按最大日用水量设计，大部分时段流量均小于此值，造成资源浪费，方案2 流量较设计流量同样偏小，故亦不适合。方案3，在采用最大设计流量情形下，基本符合设计要求，其他情形下可采用变速调节获得所需流量。所以确定采用方案3。
选取配套电动机型号为
YQGN 368-6型:
泵重155kg
功率 75KW
电机重 395kg
转速 980r／min
额定电压 380V

第三章 工况点确定及校核
第一节 工况点确定
一 单泵工况点的确定
1、根据水泵的性能图,绘出水泵单泵的性能曲线；
2、多台泵并联时应绘出并联的扬程性能曲线,相同型号泵并联无需绘出此图。
3、管路阻力系数计算表（方案3）
吸水管
压力支管
压力并管
进水喇叭口(ζ)
0.56
同心渐扩管(ζ)
0.3

90°弯管(ζ)
0.64
缓闭阀(ζ)
0.3

偏心渐缩管(ζ)
0.2
90°弯管(ζ)
0.67

三通管(ζ)
1.5

∑(ζ)
5

0.9
7.5
D
0.3

0.3
0.45
n
0.014

0.014
0.014
L
8

10
224.522
S
61.15

21.62
47.20

n
l(m)
D(m)
m
ζ
Sf (S2/m5)
Sj (S2/m5)
S (S2/m5)
压力并管
0.014
224.522
0.45
1
7.5
32.02
54.34
15.18
47.20
129.98
压力支管
0.014
10
0.3
1
0.9
12.40
9.22
21.62
吸水管
0.014
8
0.3
1
5
9.92
51.23
61.15
Q
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
Hmin
4.59
4.75
4.93
5.12
5.33
Hmax
8.59
8.75
8.93
9.12
9.33
Hd
6.09
6.25
6.43
6.62
6.83
H
9.01
9.23
9.54
9.74
10.18

第二节 工况点的校核
一、工况点A（QA1HA）校核的内容主要有以下几点：
1、总的流量应接近泵站的设计流量，误差不超过5～10%，不相等时，可以调整机组每天的工作小时数，超限时应增减机组台数和重选机组。
|QAm´-Q|/Q≤5～10% ，m´—管道数量
2、抽水装置特性曲线绘制的正确性：
即：|HA-（H净+SQ²A）|/HA≤0.5%，相差较大时应重绘。
3、水泵是否在高效区运行：
工况点必须在高效区，最好落在最高效率工作点稍偏右，不满足时，应采取必要的措施。串、并联运行时还应校核扬程性能曲线叠加的准确性。均满足要求后，绘出所选泵的型号、台数、流量Q、扬程H、功率P1、转速n、效率η、允许吸上真空高度（HS）或允许气蚀余量（Δh）运行方式、总的流量Q、装机容量P等。
二、工况点的校核
1、在整个管路系统中选一段最不利的管段来校核
吸水管路中的水头损失：∑hs=0.5m (安装高度计算中求得)
压水管路中的水头损失：∑hd=∑hdj+∑hdf
其中ξ由以下几部分组成:
ξ1－吐出锥管的阻力系数    ξ1=0.05
ξ2－HH44T-10缓闭止回阀的阻力系数    ξ2=3.5
ξ3－D940X-0.5电动蝶阀的阻力系数 ξ3=0.2
ξ4－300×300的三通阻力系数   ξ4=1.5
ξ5－150×150的三通阻力系数  ξ5=0.1
ξ6－闸阀的阻力系数  ξ6=0.07
ξ7－150×150的三通阻力系数   ξ7=1.5
ξ8－150×450渐扩管的阻力系数  ξ8=0.37
ξ9－DN450阀门阻力系数   ξ9=0.06
∑hd=(∑ξi(V2)/2g)+il
=(ξ1+ξ2+ξ3+ξ4+3×ξ5+2×ξ6+ξ7+ξ8) V12/2g+ξ9 ×V22/2g
=(0.05+3.5+0.2+1.5+3×0.1+0.07×2+1.5+0.37)×2.34×2.34/（2×9.8）+0.06×1.11×1.11/（2×9.8）+20×33.2/1000=2.76 m
该管段的总水头损失
∑h=∑hs+∑hd=0.5+2.76=3.27m<4m
2、泵站扬程的校核
在水泵机组的选择之前，估算泵站扬程H为6.18m水， 动扬程暂按1.0m水估算。机组和管路布置完成后，需要进行校核，看所选水泵在设计工况下能否满足要求。
在水泵总扬程中静扬程一项无变化，动扬程（管路总压力损失）一项需详细计算。
管路总压力损失∑h=hf+hj ,则
hf /H2O=Il=0.0127×21=0.267 m
hj/H2O =(ξ1+3×ξ2+ξ3+ξ4)×v2/2g=(2.0+3×0.87+0.08+0.3)1.4 1.4/(2×9.81)=0.5m
所以，∑h =0.267+0.5=0.767m<1.0m（估算值），所选水泵满足扬程要求。
式中： hf—吸压水管路沿程压力损失（mH2O）；
hj—吸压水管路局部压力损失（mH2O）；
L—吸压水管路总长度(m)；
I—单位长度管路沿程压力损失（mH2O）；
ξ1—进水喇叭口局部阻力系数；
ξ2—900 弯头局部阻力系数；
ξ3—闸阀局部阻力系数；
ξ4—渐扩管局部阻力系数；
校核合格。

第四章 管道设计
第一节 管道选择
一．管道材料选择
钢管具有强度高，壁薄，重量轻，便于制作，安装，检修水头损失小，一般选用钢管，小型泵站也可选用铸铁管，临时性泵站一般选用橡胶管。因此本设计采用钢管。
本设计扬程不高，充分考虑到当地的经济问题及管道材料的来源，选用铸铁管即可满足要求。为了减少水头损失，保证供水要求，故压力管道也选择钢管，采用法兰盘连接。
二．管道线路选择
管道线路的选择应遵循以下原则:垂直等高线，线短少损失小，在压力示坡线(发生水击时，压力变化过程线)以下，减少挖方，避开填方，禁遇塌方，多开躲开山洪，便于运输，安装检修和巡视，利于今后的发展，防止其他水体进入泵房。
第二节 管道设计
一． 长度估算
吸水管的长度不宜超过10m，一般愈短愈好，一般可按4～6m估算。
本设计选取吸水管长度为5m。
二．压水管选取
1.由500HQB-50，压水管选取：
吸水管径350mm，流速V=(4×0.165)/(3.14×0.35×0.35)=1.72 m／s，在吸水管设计流速1.5～2.0之间，由于水泵进水口直径为300mm，所以选择DN350×300的偏心渐缩管。吸水管路在水泵间地面上敷设。压水管管径为300mm，V=(4×0.165)/(3.14×0.3×0.3)=2.34 m／s。由于水泵配有成套设备吐出椎管型号为250×300，所以无须设异径管。为了防止突然停泵时水倒流，在压力管上设止回阀。同时为了使水压降低到最低点，故选用HH44T-10缓闭止回阀，公称直径Dg=300mm，l=700mm，同时设型号为D940X-0.5电动蝶阀一个，公称直径Dg=300mm，l=145mm。
三、铺设方式
两根钢管采用露天式布置，管道沿着地形铺设，在拐弯处铺设镇墩以固定和支撑管道。

第四章 厂房设计
第一节 泵房内部布置
引水设备：
（1）泵站由于水泵的安装高度较最低水面高，因此为了保证水泵设备正常运行应设置引水设备，采用真空泵引水，真空泵的充气量公式为： W=K(W1+W2)Hg/T(Hg-Zs)
式中： W1-指吸水管内的空气体积W1=0.096×15=1.44m³
W2-指泵壳内的空气体积，约为吸入口面乘以吸入口到水阀门的距离。吸入口到出水阀门的距离见泵房尺寸的确定计算步骤中：
I2+I3+I4+I5=1350+300+700+145=2495mm，取3m，则W2=0.071×3=0.213m³
T-为水泵的充水时间 取T＝3min
Hg-为大气压水柱高度 Hg＝10.33m
Zs-为水泵安装几何高度Zs＝2.5m
K漏气系数 ，取1.10
则W＝（1.10×(1.44+0.213) /3）×10.33／（10.33-2.5）=0.80mmm／min
最大真空值Hmax= Zs×73.6=184㎜汞柱
因此用SZ-2J型水环式真空泵2台(一台备用)引水,配套电机Y160R-4
（2）冲洗管道
在水泵压水管上接出一根DN50的支管伸入集水池吸水坑中，进行定期冲洗。
（3）起重设备
根据水泵和电机重量及起吊高度，选用一台TV-212型电动葫芦，起重重量为2t，起升高度为12m，工字钢梁为28型，电动葫芦紧缩最小长度为1198mm.
(4)通风设备：由于泵房地处华东平原，根据气候因素的情况，可以在泵房上开设四扇窗户进行自然通风。
(5)采暖设备：因泵站所处地区最低气温为－8.6℃。而且电力资源丰富，可采用电暖片在冬季进行电暖，确保水泵设施的正常运行。
(6)照明设备：白天光线充足，可利用自然光进行照明，再在泵房内安装日光灯，在阴天和夜晚进行照明。
(7)值班室内安装电话机以便通讯和生产调度之用，并备有低压二氧化碳灭火装置，预防火灾的发生。
(8)噪音消除设备:泵房运行中，势必电机和水泵会产生巨大的噪音，影响工作人员的休息和周围居民的生活，因此在泵房内侧墙壁安装吸音孔板，并在泵房周围做好绿化工作。
第二节 泵房尺寸的确定
一、泵房长度的计算
A2---基础长度与12sh-9B水泵与电机的凸出部分的较大值2450mm
B2---基础之间的静距1680mm
A---基础长度与6sh-9水泵与电机的凸出部分的较大值1620mm
B---基础之间的静距1420mm
C---基础与墙的静距 取2m
泵房长L=4A+3B+2C+A2+B2=18.87m，考虑远期扩建取泵房长L＝20m
二、泵房宽度各组成如图
a：取1.5m
b：进水异径管长 L=250㎜
c：基础宽 L=1100㎜
d：水泵出口锥管长度  L=300㎜
e：止回阀长度 L=880㎜
f： 蝶阀长度 L=330㎜
B=2×1300+250+1100+300+880+330=5460㎜
取B＝7.0m
三、泵房高度计算见图：
a——单轨吊车梁高度。 取 0.3
b——滑车高度
c——起重葫芦在钢丝绕紧状态下的长度。（选用电动单轨吊车，由于泵房内最重的设备为970g ，而机组成12sh- 9总重达到1750，为了安全和方便起见，选用 MD12-6D，起重量为2000kg，最小的b+c=860mm）
d——起重绳的垂直长度。（对于水泵为 0.85x米，对于电机为1.2x米，x为起重部件宽度）。对于水泵x=1139.5米，所以 d=0.85×1139.5=969mm。对于电机现x=1180，d=1.2×1180=1416mm，故d=1416mm。
e——最大一台水泵或电动机的高度。已知水泵的h=852mm，电动机的h=855mm， 故e=855mm
f——吊起物底部和最高一台机组顶部的距离f=0.6m
g——最高一台水泵或电机顶至室内地坪的高度 g=1190mm
h——吊起物底部与泵房进口室内地坪的高度 h=0.3m
所以：
f+g+h=600+1190-300=1490mm
H2=1170mm<(f+g+h)=1490mm
故:
地上部分:H1=(a+b+c+d+e+f+g-H2)=4051mm
泵房总高度:H=H1+H2=1170+4051=5221mm，取H=6m.第三节 泵房稳定性分析
代入数据算得结果符合稳定性要求，故可安全施工。

第六章 施工组织设计和工程概算
第一节 施工组织设计
施工组织总设计应提出下列成果：
根据污水泵站设计选好围堰类型和施工方法及施工期间的渡汛措施的要求。
根据工程的特点确定工期，选定工期，选定主体工程施工顺序，施工方法及其他的工程施工安排方法，施工场地布置和主要的施工机械。
拟定机电设备和金属结构安装方法。
拟出对外交通运方案。
拟定主要施工辅助企业和大型临时设施的规模和布置。
拟定施工总进度，总布置和技术供应计划。
提出施工机构和管理单位人员配备的建议，施工中劳动力、设备、材料以及生活物资供应等等计划。
提出需要进行试验研究和补充勘测的建议内容。
第二节 工程概预算
一、编制原则和依据
1编制依据
2采用额定说明
3施工队伍情况介绍
4施工管理费计算标准
5工资标准
二、基本单价
1主要外材料单价
2当地材料单价
3风、水、电单价
4纯混凝土几沙浆单价
5施工机械台班数
三、永久工程概预算编制
主要永久工程按水工，金属结构，电气专业设计提供单项单位，分部工程量分别列表，再按施工组织专业设计选定的施工方法，结合相应的建设，安装定额，逐项分析单价进行投资计算，设备运输费按设备原价的8%计算，建筑工程中的细部结构费用是指缩缝，止水，栏杆，闸室，建筑装修等工程项目。
四、临时工程概算编制
临时道路施工供电，供水，供风，通讯等均应分别列项计算，施工堰按施工组织设计提供的工程量，逐项分析单价后进行投资计算，施工排水，按基础渗水量按期基坑开挖工期，需要配备的水位总台班数费用来计算。
五、其他费用的计算
工程建设场地征地费
生产准备费
勘测设计费
科学研究试验费
施工机械设备购置费
施工辅助费
建设场地完工清理费
环境绿化费
施工单位的法定利润
质量监测和定额编制管理费
基本预备费
参考文献
1．《水泵及水泵站》  中国建筑工业出版社   姜乃昌  主编。
2．《给水工程》   中国建筑工业出版社  严世   范瑾初  主编
3．《给排水设计手册》 第1、3、9、10、11册。
4．《泵站设计规范》   GB/T  50265-97
5. 《地表水取水》    中国建筑工业出版社   周金全  主编

设计心得
通过近两个周的努力，我和我们组的成员终于完成了这个设计。在这次设计中我们组团结一致、共同努力完成了任务，同时学习到了很多知识。得到了很多体会。
在平时学习中，我们只学习了理论知识，缺少理论与实践的结合。刚拿到设计书，认为设计会很简单。直到真正做起来才发现没那么简单，一项设计需要多方面的知识，不仅仅是水泵与水泵站的知识，还要用到流体力学，土力学，工程力学等知识。要将多方面的知识综合考虑。
水泵站是城市给水和排水工程中必要的组成部分。它们是整个给水排水系统正常运转的枢纽。原水由取水泵站从水源地抽水至水厂，再由加压泵站输送到水网。在这次设计中，我们设计了加压泵站部分，加压泵站部分吸水的水力条件好，但扬程高所以采用离心泵。初选几个方案，再进行工况点的校核，确定泵台数和组合方式，使离心泵在高效段内运行，然后重要的是吸水管和压水管的流速和管径的确定，以及泵房的设计。泵房尺寸由所选泵的型号和台数来确定，并要综合考虑多方面的因素，例如楼梯的设计，行走走廊的设计。泵房内要设置排水沟和电缆沟，配电室的门要设置成防爆门，充分考虑安全因素使之符合泵房的土建要求。我学习了设计一个泵站的基本步骤和要求，并锻炼了我其他方面的知识。使我考虑问题时更加全面。平时所学知识是设计的基础，所以只有学好平时的基础知识，才能在做设计时得心应手，少走弯路。